JP3215669B2 - Directional control system of composite spatially modulated incident beam - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラフメモリ
セル（holographic memory cell （ＨＭＣ））に関し、
特にこのようなホログラフメモリセル内のデータロケー
ションにアクセスするための光学システムに関する。The present invention relates to a holographic memory cell (HMC),
In particular, it relates to an optical system for accessing data locations in such holographic memory cells.
【０００２】関連出願として、出願人の以下の整理番号
のものがある。これらは同日に出願する予定である。９
８０１２０、９８０１２４，９８０１２５，９８０１２
６，９８０１２７，９８０１３３（本出願）。[0002] As a related application, there is the following serial number of the applicant. These will be filed on the same day. 9
80120, 980124, 980125, 98012
6,980127,980133 (the present application).
【０００３】[0003]
【従来の技術】パソコン（ＰＣ）を含む現在のデータ処
理システムは、様々な種類の光学データ記憶に依存して
いる。例えばＣＤ−ＲＯＭデバイスは、殆どのＰＣに搭
載される標準機器である。大部分のマルティメディアソ
フトウェア（ビデオゲーム，地図，百科事典等）はＣＤ
−ＲＯＭの形態で販売されている。コンパクトディスク
は、音楽用に最も普及した記録媒体である。さらに近年
デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）が導入され、標準の
ＣＤ技術の記憶容量を０．５ギガバイトから５ギガバイ
トまで増加させている。BACKGROUND OF THE INVENTION Current data processing systems, including personal computers (PCs), rely on various types of optical data storage. For example, a CD-ROM device is a standard device mounted on most PCs. Most multimedia software (video games, maps, encyclopedias, etc.) is on CD
-Sold in ROM form. Compact discs are the most prevalent recording media for music. More recently, digital video disks (DVDs) have been introduced, increasing the storage capacity of standard CD technology from 0.5 gigabytes to 5 gigabytes.
【０００４】ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤの大記憶容量と
低価格化が、さらに大容量で安い光学記憶媒体の大きな
需要を生み出している。数多くの大きなビジネス機器
が、数百枚のディスクのうちから１枚のディスクにアク
セスするためのジュークボックススタイルのＣＤチェン
ジャーを利用している。映画も沢山のＣＤ，ＤＶＤある
いは大型のレーザディスクを依然として必要としてい
る。しかしＣＤ−ＲＯＭ技術やＤＶＤ技術も今や限界に
近付きつつある。光学記憶システムの容量と速度を改善
し続けるために、研究機関はＣＤサイズの記憶媒体中に
数百ギガバイトを記憶できるホログラフ記憶デバイスに
向けられている。[0004] The large storage capacities and low cost of CD-ROMs and DVDs have created a great demand for optical storage media with larger capacities and lower prices. Many large business devices utilize a jukebox-style CD changer to access one of hundreds of disks. Movies still need a lot of CDs, DVDs or large laser disks. However, CD-ROM technology and DVD technology are now approaching their limits. To continue to improve the capacity and speed of optical storage systems, research institutions are turning to holographic storage devices that can store hundreds of gigabytes in CD-sized storage media.
【０００５】一度に大量のデータ全体を記憶し読み出す
ことのできるホログラフデータ記憶システムが開発され
ている。これらのシステムにおいては、記憶すべきデー
タは、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン上
に二次元（２Ｄ）の光学アレイとしてまず符号化され
る。この光学アレイは空間光変調器（spatial light mo
dulator（ＳＬＭ））の一種である。別の種類のＳＬＭ
は、Texas Instruments'社製のデジタルミラーデバイス
であり、これは各ピクセルの反射率を変化させるような
反射デバイスである。ここで「ＳＬＭ」とは、光学密
度，光学位相，光学反射率を変化させるような固定マス
クを含む。Holographic data storage systems have been developed that can store and retrieve large amounts of data at a time. In these systems, the data to be stored is first encoded as a two-dimensional (2D) optical array, for example, on a liquid crystal display (LCD) screen. This optical array is a spatial light modulator
dulator (SLM)). Another kind of SLM
Is a digital mirror device manufactured by Texas Instruments', which is a reflective device that changes the reflectance of each pixel. Here, "SLM" includes a fixed mask that changes the optical density, optical phase, and optical reflectance.
【０００６】第１レーザビーム（即ち平面波）はＳＬＭ
内を伝播しこの二次元（２Ｄ）アレイ内のデータスクエ
ア（即ちデータ正方形あるいはデータ長方形（ピクセ
ル））からの強度パターンおよび／または位相パターン
をピックアップする。このデータ符号ビーム（物体光と
称する）は、感光性材料（ホログラフメモリセル（holo
graphic memory cell （ＨＭＣ））中に投影される。第
２レーザビーム（参照光と称する）もまたこのホログラ
フメモリセル上およびその中に投射される。物体光と参
照光はその後ＨＭＣで交差してこのＨＭＣの体積要素内
に干渉パターンを生成する。この干渉パターンがＨＭＣ
の材料を変化を引き起こし、ホログラムを生成させる。[0006] The first laser beam (ie, plane wave) is an SLM.
And picks up intensity and / or phase patterns from data squares (ie, data squares or data rectangles (pixels)) in this two-dimensional (2D) array. The data code beam (referred to as object light) is applied to a photosensitive material (holographic memory cell (holo memory cell)).
graphic memory cell (HMC)). A second laser beam (referred to as reference light) is also projected onto and into the holographic memory cell. The object light and the reference light then intersect at the HMC, creating an interference pattern within the volume element of the HMC. This interference pattern is HMC
Causes the hologram to be generated.
【０００７】ホログラフメモリセル内のホログラムの形
成は、物体光と参照光との間の振幅と極性状態と位相差
の関数である。中でもホログラフメモリセルに投射され
る物体光と参照光の入射角に依存する。ホログラムが記
憶された後、ＨＭＣ内にホログラムを生成した参照光と
同一の再生照射光を投射することにより、このホログラ
ムと再生照射光が相互作用して、データが符号化された
物体光を再生し、そしてこの物体光が感光性検知器の二
次元列に投射され、明るいピクセルと暗いピクセルのパ
ターンを検知することによりデータが読み出される。The formation of a hologram in a holographic memory cell is a function of the amplitude, polarity and phase difference between the object light and the reference light. In particular, it depends on the incident angles of the object light and the reference light projected on the holographic memory cell. After the hologram is stored, by projecting the same reproduction irradiation light as the reference light that generated the hologram into the HMC, the hologram and the reproduction irradiation light interact with each other to reproduce the object light whose data is encoded. The object light is then projected onto a two-dimensional array of photosensitive detectors, and the data is read by detecting a pattern of bright and dark pixels.
【０００８】空間光変調器により生成された物体光は、
高い空間−バンド幅の積（space-bandwidth product
（ＳＢＰ））を有する。このビームのＳＢＰは、ビーム
が含む解像可能なピクセルの数に等しい。例えば、ＳＶ
ＧＡコンピュータモニタにより生成された８００×６０
０のピクセル画像は４８０，０００のＳＢＰを有する。
高いＳＢＰビームがホログラフメモリセルに投射される
場合には、ビームが横切る光学パス長を一定に維持する
ことが重要である。そうしないと高いＳＢＰ画像の焦点
がぼけデータが失われることがあるからである。The object light generated by the spatial light modulator is
High space-bandwidth product
(SBP)). The SBP of this beam is equal to the number of resolvable pixels it contains. For example, SV
800x60 generated by GA computer monitor
A zero pixel image has 480,000 SBP.
When a high SBP beam is projected onto a holographic memory cell, it is important to keep the optical path length traversed by the beam constant. Otherwise, the high SBP image may be out of focus and data may be lost.
【０００９】物体光の高いＳＢＰ画像の焦点を合わせる
ために、光学パス長を一定に維持すると、今度は物体光
をホログラフメモリセルの表面の様々な領域に向けるこ
とが困難となる。その理由は、このような方向変更は光
学パス長を変化させることになるからである。しかし、
多くのホログラフメモリシステムは、そのＳＢＰ＝１の
参照光を組み込んでいる。If the optical path length is kept constant in order to focus an SBP image with high object light, then it becomes difficult to direct the object light to various areas of the surface of the holographic memory cell. The reason is that such a change in direction will change the optical path length. But,
Many holographic memory systems incorporate their SBP = 1 reference beam.
【００１０】参照光のＳＢＰが小さいために、このよう
なホログラフデータ記憶システムは、その参照光を音響
光学セルを介して投影し、そしてこのセルが固定光学パ
ス長を有する光学システム（４−ｆ画像システム）内を
通る参照光を回折させる。音響波の周波数を変えること
は、参照光が回折される角度を変化させ、その結果ホロ
グラフメモリセルの表面への入射角を変化させる。Due to the small SBP of the reference beam, such holographic data storage systems project the reference beam through an acousto-optic cell, and the cell has an optical system (4-f) having a fixed optical path length. Diffracting the reference light passing through the imaging system). Changing the frequency of the acoustic wave changes the angle at which the reference light is diffracted, thereby changing the angle of incidence on the surface of the holographic memory cell.
【００１１】このような角度調整した参照光走査を用い
た方向制御システムは、角度多重化（angle multiplexi
ng）システムとして公知のものであり、ホログラフメモ
リセルの表面上の同一ロケーションに、異なるデータ・
ページを異なる参照光入射角で投射することができるた
め優れたものである。その後このデータは、再生用（in
terrogating） 照射光を異なる入射角に設定することに
より取り出すことができる。A directional control system using such an angle-adjusted reference light scan has an angle multiplex (angle multiple).
ng) A system known as a system in which different data are stored at the same location on the surface of a holographic memory cell.
This is excellent because the page can be projected at different reference light incidence angles. This data is then used for playback (in
It can be extracted by setting the irradiation light at different angles of incidence.
【００１２】しかし、これらの従来システムは、例え
ば、通常の物体光のような高いＳＢＰビームをホログラ
フメモリセルの異なる場所に向けるには不十分である。
その理由は、それら固有の空間−バンド幅積（space-ba
ndwidth prduct）のスループットには、固有の限界が存
在するからである。さらにまたこれらの従来システム
は、ホログラフメモリセルの所望の位置に高いＳＢＰ対
称ビームあるいは参照光を正確に向けるには限度があ
る。However, these conventional systems are not sufficient to direct a high SBP beam, such as, for example, ordinary object light, to different locations of the holographic memory cell.
The reason is that their unique space-bandwidth product (space-ba
This is because there is an inherent limit to the throughput of ndwidth prduct). Furthermore, these conventional systems have limitations in accurately directing a high SBP symmetric beam or reference beam to a desired location in a holographic memory cell.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】従来技術の前記欠点を
解決するために、本発明は、ＨＭＣ内のデータロケーシ
ョンにアクセスするための、コヒーレント光の空間変調
複合入射ビームを、制御するシステムと方法を提供す
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to overcome the disadvantages of the prior art, the present invention provides a system and method for controlling a spatially modulated composite incident beam of coherent light to access a data location in an HMC. I will provide a.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明のシステムと方法
は、ＨＭＣ内のデータロケーションにアクセスするため
にコヒーレント光の空間変調された複素入射ビームを走
査するものである。本発明のシステムは請求項１に記載
した特徴を有する。本発明はＨＭＣの異なったロケーシ
ョンにデータを書き込みあるいは読み出すためにミラー
のような反射素子をプリセスさせる（precess：移動
（前進）させる）技術思想を含む。本発明の一実施例に
よれば、本発明は請求項２に記載した特徴を有する。別
法として第１焦点面は、イメージ面でもよい。SUMMARY OF THE INVENTION The system and method of the present invention scans a spatially modulated complex incident beam of coherent light to access a data location in an HMC. The system of the present invention has the features described in claim 1. The present invention includes the concept of precessing a reflective element, such as a mirror, to write or read data at different locations on the HMC. According to one embodiment of the invention, the invention has the features as set forth in claim 2. Alternatively, the first focal plane may be the image plane.
【００１５】本発明の一実施例によれば、本発明は請求
項３に記載した特徴を有する。別法として第２焦点面
は、フーリエ面でもよい。本発明の一実施例によれば本
発明は請求項６に記載した特徴を有する。別法として反
射素子は、凹レンズである。但し、ビームの焦点を合わ
せるために他の反射装置を含むことが条件である。本発
明の一実施例によれば、ＨＭＣはほぼ平面状態である。
しかし本発明はアプリケーションによっては、非平面上
のＨＭＣも採用することができる。According to an embodiment of the present invention, the present invention has the features described in claim 3. Alternatively, the second focal plane may be a Fourier plane. According to one embodiment of the invention, the invention has the features as set forth in claim 6. Alternatively, the reflective element is a concave lens. However, it is a condition that another reflecting device is included for focusing the beam. According to one embodiment of the invention, the HMC is substantially planar.
However, the present invention may employ non-planar HMCs for some applications.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】図１Ａは、従来の単一レンズシス
テム１０を表す。この単一レンズシステムは公知である
が、本発明をより理解し易くするために、この従来の単
一レンズシステム１０の構成を詳述する。単一レンズシ
ステム１０は空間光変調器（ＳＬＭ）１２と薄い凸レン
ズ１６とを有する。この凸レンズ１６は２個の焦点を有
する。焦点Ｘは、凸レンズ１６から焦点距離ｆだけ離れ
た面１４上にある（点線）。凸レンズ１６の反対側には
焦点Ｙが凸レンズ１６から焦点距離ｆだけ離れた面１８
上にある（点線で示す）。FIG. 1A illustrates a conventional single lens system 10. FIG. Although this single lens system is known, the configuration of the conventional single lens system 10 will be described in detail in order to make the present invention easier to understand. The single lens system 10 has a spatial light modulator (SLM) 12 and a thin convex lens 16. This convex lens 16 has two focal points. The focal point X is on the surface 14 separated from the convex lens 16 by the focal length f (dotted line). On the opposite side of the convex lens 16, the focal point Y has a surface 18 separated from the convex lens 16 by a focal distance f.
Above (indicated by the dotted line).
【００１７】空間光変調器１２は、例えば液晶表示（Ｌ
ＣＤ）スクリーンを有し、このスクリーン上にデータが
透明なピクセルと不透明なピクセルの二次元（２Ｄ）の
パターンで符号化される。空間光変調器１２と凸レンズ
１６は、光学パス２２に直交するよう配置されている。
焦点距離ｆを有する薄いレンズは、入力対象物から距離
ｓの場所に配置されると、このレンズは次式のレンズの
公式に従ってレンズの反対側の距離ｄの所に出力像を形
成する。 １／ｆ＝１／ｓ＋１／ｄThe spatial light modulator 12 is, for example, a liquid crystal display (L
CD) screen on which data is encoded in a two-dimensional (2D) pattern of transparent and opaque pixels. The spatial light modulator 12 and the convex lens 16 are arranged to be orthogonal to the optical path 22.
When a thin lens with a focal length f is placed at a distance s from the input object, it forms an output image at a distance d opposite the lens according to the lens formula: 1 / f = 1 / s + 1 / d
【００１８】図１Ａに示した構成においては、空間光変
調器１２は凸レンズ１６から距離ｓの場所に配置されて
おり、その結果空間光変調器１２の出力像は凸レンズ１
６から距離ｄ離れた面２０に形成される。以下に述べる
ような実施例においては、ｓ，ｄ，ｆはｓ＝ｄ＝２ｆと
なるように選択すると、空間光変調器１２と出力像との
間の全距離ｓ＋ｄは４ｆとなる。In the configuration shown in FIG. 1A, the spatial light modulator 12 is arranged at a distance s from the convex lens 16, so that the output image of the spatial light modulator 12 is
6 is formed on the surface 20 at a distance d. In the embodiment described below, if s, d and f are selected such that s = d = 2f, the total distance s + d between the spatial light modulator 12 and the output image will be 4f.
【００１９】図１Ｂは、従来の単一レンズのフーリエ変
換システム１００を示す。入力対象物のフーリエ変換は
公知であるが、本発明の理解を容易にするために従来技
術にかかる単一レンズフーリエ変換システム１００をま
ず詳述する。コヒーレントのレーザビームの物体光が空
間光変調器１０２を通過して投射され、符号化されたデ
ータパターンをピックアップし、距離ｆ1だけ伝播して
凸レンズ１０４に到達する。物体光は凸レンズ１０４を
通過し、距離ｆ1だけ伝播し再びフーリエ面１０６に到
達する。フーリエ面においては、全ての物体光の位置情
報は角度情報となり、この物体光の全ての角度情報は位
置情報となる。FIG. 1B shows a conventional single lens Fourier transform system 100. Although the Fourier transform of the input object is known, the single lens Fourier transform system 100 according to the prior art will first be described in detail to facilitate an understanding of the present invention. Object beam of the coherent laser beam is projected through the spatial light modulator 102, to pick up the encoded data pattern, a distance f 1 propagates and reaches the convex lens 104. Object beam passes through the lens 104, the distance f 1 propagates to reach the Fourier plane 106 again. On the Fourier plane, the position information of all object lights becomes angle information, and all angle information of this object light becomes position information.
【００２０】この現象は、空間光変調器１０２上のＡ点
から出た光ビーム１１１，１１３および空間光変調器１
０２上のＢ点から出た光ビーム１１２，１１４を参照す
ることにより理解できる。空間光変調器１０２上の二次
元アレイのパターン内の小ピクセルは小開口を形成し、
空間光変調器１０２を物体光が通過する際に物体光の回
析を引き起こす。かくして光は、Ａ点とＢ点から幅広い
方向に亘って外側に出射する。This phenomenon is caused by the fact that the light beams 111 and 113 emitted from the point A on the spatial light modulator 102 and the spatial light modulator 1
It can be understood by referring to the light beams 112 and 114 emitted from the point B on 02. Small pixels in the pattern of the two-dimensional array on the spatial light modulator 102 form small apertures,
When the object light passes through the spatial light modulator 102, diffraction of the object light is caused. Thus, light is emitted outward from point A and point B in a wide direction.
【００２１】光ビーム１１１と１１２は互いに平行であ
り、空間光変調器１０２の面に直交する方向に伝播して
いる。光ビーム１１３と１１４もまた互いに平行であ
り、空間光変調器１０２から斜めの角度で（非法線方向
に）出射する。光ビーム１１１と１１２は平行であるた
め、凸レンズ１０４への入射角は同一である。同様に光
ビーム１１３と１１４も平行であるため凸レンズ１０４
への入射角は同一である。Light beams 111 and 112 are parallel to each other and propagate in a direction perpendicular to the plane of spatial light modulator 102. Light beams 113 and 114 are also parallel to each other and exit the spatial light modulator 102 at an oblique angle (in a non-normal direction). Since the light beams 111 and 112 are parallel, the angles of incidence on the convex lens 104 are the same. Similarly, since the light beams 113 and 114 are also parallel, the convex lens 104
The incident angles to are the same.
【００２２】凸レンズ１０４のような薄いレンズの特徴
は、レンズを通過する平行な光ビームは、フーリエ面の
同一点に集光（集束）することである。かくして平行な
２本の光ビーム１１１と１１２は空間光変調器１０２の
異なった別々の点から出射してもフーリエ面１０６のＤ
点に集束する。同様に平行な２本の光ビーム１１３と１
１４は、空間光変調器１０２の別々の点から出射しても
フーリエ面１０６のＣ点に集束する。A feature of a thin lens such as the convex lens 104 is that a parallel light beam passing through the lens is focused on the same point on the Fourier plane. Thus, even if the two parallel light beams 111 and 112 exit from different different points of the spatial light modulator 102, the D
Focus on a point. Similarly, two parallel light beams 113 and 1
14 converges to a point C on the Fourier plane 106 even when emitted from separate points of the spatial light modulator 102.
【００２３】同時にまた、凸レンズ１０４のような薄い
レンズの特徴は、入力物体（空間光変調器１０２）の同
一点から異なる角度で（即ち、非平行で）出射した複数
の光ビームは、この薄いレンズを通った後は平行光ビー
ムとなることである。かくして空間光変調器１０２の点
Ａから異なる角度（即ち、非平行の）で出た光ビーム１
１１，１１３は、凸レンズ１０４を通過した後は互いに
平行となり、それ故フーリエ面１０６のＣ点，Ｄ点では
同一の入射角となる。同様に空間光変調器１０２のＢ点
から異なる角度で（即ち、非平行に）出た光ビーム１１
２，１１４は、凸レンズ１０４を通過した後は互いに平
行となり、そのためフーリエ面１０６のＣ点，Ｄ点で同
一の入射角を有するようになる。At the same time, the characteristics of a thin lens, such as convex lens 104, is that a plurality of light beams emitted at different angles (ie, non-parallel) from the same point of the input object (spatial light modulator 102) After passing through the lens, it becomes a parallel light beam. Thus, light beam 1 emerging at a different angle (ie, non-parallel) from point A of spatial light modulator 102
11 and 113 are parallel to each other after passing through the convex lens 104, and therefore have the same incident angle at the points C and D on the Fourier surface 106. Similarly, the light beam 11 emitted from the point B of the spatial light modulator 102 at a different angle (ie, non-parallel)
2 and 114 are parallel to each other after passing through the convex lens 104, and thus have the same incident angle at the points C and D on the Fourier surface 106.
【００２４】前述したことにより、光ビームがフーリエ
面１０６へ入射する位置は、光ビームが空間光変調器１
０２を出た角度（位置ではない）により決定されること
が分かる。同様に光ビームがフーリエ面１０６に入射す
る角度は、空間光変調器１０２を出た位置（角度ではな
い）により決定される。したがってフーリエ面において
は、全ての物体光の位置情報は角度情報となり、全ての
物体光の角度情報は位置情報となる。As described above, the position at which the light beam enters the Fourier plane 106 is determined by the spatial light modulator 1
It can be seen that it is determined by the angle (not the position) leaving 02. Similarly, the angle at which the light beam enters the Fourier plane 106 is determined by the position (not the angle) at which it exits the spatial light modulator 102. Therefore, on the Fourier plane, the position information of all object lights becomes angle information, and the angle information of all object lights becomes position information.
【００２５】図２は従来の４−ｆ画像システム２００を
表す図である。図に示した４−ｆ画像システム２００の
構成は無限共役（infinite conjugate）と称する。この
４−ｆ画像システムは、公知であるが、本発明の理解を
容易にするためにこの４−ｆ画像システム２００を詳述
する。４−ｆ画像システム２００は、空間光変調器２０
２と、焦点距離ｆ1を有する薄い凸レンズ２０４と、焦
点距離ｆ2を有する薄い凸レンズ２０８とからなる、こ
こで焦点距離ｆ1とｆ2は等しくても等しくなくてもかま
わない。FIG. 2 is a diagram showing a conventional 4-f image system 200. The configuration of the 4-f imaging system 200 shown in the figure is called an infinite conjugate. Although this 4-f image system is known, the 4-f image system 200 will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention. The 4-f imaging system 200 includes the spatial light modulator 20
2, a thin convex lens 204 having a focal length f 1, a thin convex lens 208 and having a focal length f 2, may be equal or where the focal length f 1 and f 2 are equal.
【００２６】空間光変調器２０２は、例えばデータが透
明なピクセルおよび不透明なピクセルからなる二次元ア
レイパターンで符号化される液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）スクリーンを含む。空間光変調器２０２と凸レンズ
２０４と２０８とは光学パス２１５に直交して配置され
が、この点線で示される光学パス２１５は実線２２２と
一致している。The spatial light modulator 202 comprises, for example, a liquid crystal display (LC) in which data is encoded in a two-dimensional array pattern of transparent and opaque pixels.
D) Includes screen. The spatial light modulator 202 and the convex lenses 204 and 208 are arranged orthogonal to the optical path 215, and the optical path 215 indicated by the dotted line coincides with the solid line 222.
【００２７】コヒーレントなレーザ光の平面波の物体光
は、空間光変調器２０２から放射され符号化したデータ
パターンをピックアップして、距離ｆ1伝播して凸レン
ズ２０４に到達する。光ビーム２２１−２２３で表され
る物体光は凸レンズ２０４を通過して距離ｆ1だけ伝播
して再びフーリエ面２０６に到達する。図１Ｂで説明し
たように、フーリエ面２０６においては、全ての物体光
の位置情報は角度情報となり、そして全ての物体光の角
度情報は位置情報となる。The coherent laser beam plane wave object light picks up the encoded data pattern emitted from the spatial light modulator 202, propagates the distance f 1, and reaches the convex lens 204. Represented by light beams 221-223 reaches the Fourier plane 206 again propagates distance f 1 passes through the lens 204. As described with reference to FIG. 1B, on the Fourier plane 206, the position information of all object lights becomes angle information, and the angle information of all object lights becomes position information.
【００２８】フーリエ面２０６に形成された像は、凸レ
ンズ２０８の入力物体である。フーリエ面２０６から物
体光は距離ｆ2だけ伝播して凸レンズ２０８に到達す
る。凸レンズ２０８を通過後この物体光は距離ｆ2だけ
伝播して出力像面２１０に到達する。そこで空間光変調
器２０２の入力データ像が再構成される。出力像面２１
０はフーリエ面２０６用のフーリエ面であり、かつまた
空間光変調器２０２がある面の出力像面でもある。かく
して出力像面２１０上に凸レンズ２０８により形成され
る像は、フーリエ面２０６上に凸レンズ２０４により形
成されるフーリエ面のフーリエ面である。The image formed on the Fourier plane 206 is the input object of the convex lens 208. The object light propagates from the Fourier plane 206 by the distance f 2 and reaches the convex lens 208. The object light passed through the lens 208 propagates distance f 2 reaches the output image plane 210. Then, the input data image of the spatial light modulator 202 is reconstructed. Output image plane 21
0 is the Fourier plane for the Fourier plane 206 and is also the output image plane of the plane where the spatial light modulator 202 is located. Thus, the image formed by the convex lens 208 on the output image plane 210 is the Fourier plane of the Fourier plane formed by the convex lens 204 on the Fourier plane 206.
【００２９】光ビーム２２１−２２３が示すように、出
力像面２１０上に形成された入力データ像は、空間光変
調器２０２上に現れる像に対し反転している。そのため
ホログラフメモリセルが出力像面２１０の場所に配置さ
れている場合には、空間光変調器２０２上の二次元アレ
イのパターンの反転像がホログラフメモリセル内のデー
タのページとして記憶される。レーザ光（レーザ光の別
の参照光）（図示せず）が、データ像を記憶するために
必要である。As shown by light beams 221-223, the input data image formed on output image plane 210 is inverted with respect to the image appearing on spatial light modulator 202. Thus, if the holographic memory cell is located at the output image plane 210, an inverted image of the two-dimensional array pattern on the spatial light modulator 202 is stored as a page of data in the holographic memory cell. Laser light (another reference light for laser light) (not shown) is needed to store the data image.
【００３０】上記した光学システムの別の実施例におい
ては、空間光変調器が最初のレンズとその後のフーリエ
面との間に配置される。最初のレンズに入射した物体光
は最初のレンズにより集束するが、最初のレンズの前で
はなく最初のレンズの後でＳＬＭからの符号化データを
ピックアップする。この構成においては、フーリエ次数
のサイズ（位置）は、ＳＬＭとその後のフーリエ面との
間の距離により線形に変化する。さらにまたビームの入
射角は、ＳＬＭの位置によって変化する。In another embodiment of the optical system described above, a spatial light modulator is located between the first lens and the subsequent Fourier plane. Object light incident on the first lens is focused by the first lens, but picks up encoded data from the SLM after the first lens rather than before the first lens. In this configuration, the size (position) of the Fourier order varies linearly with the distance between the SLM and the subsequent Fourier plane. Furthermore, the angle of incidence of the beam varies with the position of the SLM.
【００３１】図３は、本発明の第１実施例による、フレ
ネル領域ビーム制御システムを表す図でビーム方向制御
システム３００である。ビーム方向制御システム３００
は、光ソース３０２と、空間光変調器３０４と、画像シ
ステム３０６と、平行移動するミラー３１０、ミラー３
１５と、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０を有す
る。このビーム方向制御システム３００はまた、移動制
御機構３２５と駆動アーム３２０とを有する。光ソース
３０２は、平面波物体光（コヒーレントレーザ光のビー
ム）を空間光変調器３０４の方向に放射する。空間光変
調器３０４は、例えば、液晶表示（ＬＣＤ）スクリーン
であり、この上に、データが、透明なピクセルと、不透
明なピクセルの２次元（２Ｄ）パターンで、符号化され
る。その後、このデータ符号化された、物体光は、画像
システム３０６を通過する。この画像システム３０６は
例えば、図１Ａに示すような、単一レンズ画像システム
あるいは、図２に示すような、４−ｆ画像システムであ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating a Fresnel domain beam control system, according to a first embodiment of the present invention, which is a beam direction control system 300. Beam direction control system 300
Are a light source 302, a spatial light modulator 304, an imaging system 306, a translating mirror 310, a mirror 3
15 and a holographic memory cell (HMC) 330. The beam direction control system 300 also has a movement control mechanism 325 and a drive arm 320. The light source 302 emits a plane wave object beam (coherent laser beam) in the direction of the spatial light modulator 304. The spatial light modulator 304 is, for example, a liquid crystal display (LCD) screen, on which data is encoded in a two-dimensional (2D) pattern of transparent and opaque pixels. The data-encoded object light then passes through the imaging system 306. The imaging system 306 is, for example, a single lens imaging system as shown in FIG. 1A or a 4-f imaging system as shown in FIG.
【００３２】レンズ３０８は、物体光が通過する、画像
システム３０６の最後のレンズを表し、そのため、図１
へのレンズ１６、または図２のレンズ２０８に相当す
る。実線と点線で示された、物体光は、ミラー３１０に
よりミラー３１５の方向に反射され、そしてこのミラー
３１５が物体光を、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３
３０の方向に反射させる。Lens 308 represents the last lens of imaging system 306 through which object light passes, and
2 or the lens 208 of FIG. Object light, shown in solid and dotted lines, is reflected by mirror 310 in the direction of mirror 315, which mirror 315 transfers the object light to holographic memory cell (HMC) 3.
Reflect in the direction of 30.
【００３３】ミラー３１０、ミラー３１５は、駆動アー
ム３２０上の固定位置に固着されている。そのため、ミ
ラー３１０と、ミラー３１５との間の距離は、一定で、
ミラー３１０とミラー３１５の、表面により形成される
相対角も、一定である。物体光は、ミラー３１０、ミラ
ー３１５により、反射されたあと、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）３３０上に、像を形成する。ホログラフメ
モリセル（ＨＭＣ）３３０と、ミラー３１５は、互いに
相対的に配置されており、その結果、ホログラフメモリ
セル（ＨＭＣ）３３０の表面は、ミラー３１５から反射
された、物体光に対し、直交するように向けられてい
る。ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０上に入射す
る像は、例えば、来入物体光の像、すなわちフーリエ変
換であり、あるいは、フレネル領域内の、ある中間面
（intermediate plane）である。The mirror 310 and the mirror 315 are fixed at fixed positions on the drive arm 320. Therefore, the distance between the mirror 310 and the mirror 315 is constant,
The relative angle formed by the surfaces of mirror 310 and mirror 315 is also constant. The object light forms an image on the holographic memory cell (HMC) 330 after being reflected by the mirrors 310 and 315. The holographic memory cell (HMC) 330 and the mirror 315 are arranged relative to each other, so that the surface of the holographic memory cell (HMC) 330 is orthogonal to the object light reflected from the mirror 315. It is aimed at. The image incident on the holographic memory cell (HMC) 330 is, for example, an image of the incoming object beam, ie, a Fourier transform, or some intermediate plane in the Fresnel domain.
【００３４】ミラー３１０とミラー３１５の元の位置
は、実線で示している。ミラー３１０とミラー３１５
の、平行移動した位置は、点線で示している。平行移動
制御装置３２５は、ミラー３１０とミラー３１５を、直
列状態で並行移動させるために、駆動アーム３２０を伸
ばしたり、引っ込めたりする。ミラー３１０とミラー３
１５の、元の位置においては、物体光は、Ａ点を通過
し、ミラー３１０のＢ点の表面に入射する。その後、こ
の物体光は、ミラー３１５のＣ点に反射され、そこで再
び、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０の表面のＤ
点の方向に、反射される。前述したように、この物体光
は、Ｄ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０に直
交している。The original positions of mirror 310 and mirror 315 are shown by solid lines. Mirror 310 and mirror 315
Are indicated by dotted lines. The parallel movement control device 325 extends or retracts the drive arm 320 to move the mirror 310 and the mirror 315 in parallel in a serial state. Mirror 310 and mirror 3
At the original position of No. 15, the object light passes through the point A and is incident on the surface of the mirror 310 at the point B. Then, the object light is reflected to the point C of the mirror 315, where D is again reflected on the surface of the holographic memory cell (HMC) 330.
Reflected in the direction of the point. As described above, this object light is orthogonal to the holographic memory cell (HMC) 330 at the point D.
【００３５】ミラー３１０、ミラー３１５が、平行移動
した位置においては、物体光は、ミラー３１０の表面の
Ａ点に入射し、その後、ミラー３１５の表面のＥ点に向
けて、反射される。このＥ点で、物体光は再び、ホログ
ラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０の表面のＤ点の方向に
反射される。前述したように、物体光は、Ｓ点でホログ
ラフメモリセル（ＨＭＣ）３３０に対し、直交してい
る。この構成で、重要な点は、Ａ点からＤ点（中間のＢ
点、Ｃ点を通って）を通って、物体光が移動する距離
は、Ａ点からＦ点（中間のＥ点を通って）に、物体光
が、移動する距離と等しいことである。ミラー３１０と
ミラー３１５の平行移動量Δ１は、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）３３０における平行移動量Δ２となる。こ
の平行移動量Δ２は、ミラー３１０とミラー３１５の方
向と、その絶対位置に依存する。At the position where the mirror 310 and the mirror 315 have moved in parallel, the object light enters the point A on the surface of the mirror 310 and is then reflected toward the point E on the surface of the mirror 315. At this point E, the object light is reflected again in the direction of point D on the surface of the holographic memory cell (HMC) 330. As described above, the object light is orthogonal to the holographic memory cell (HMC) 330 at the point S. In this configuration, the important points are points A to D (intermediate B
The distance the object light travels through the point (through point C) is equal to the distance the object light travels from point A to point F (through the middle point E). The translation amount Δ1 between the mirror 310 and the mirror 315 is the translation amount Δ2 in the holographic memory cell (HMC) 330. The parallel movement amount Δ2 depends on the directions of the mirror 310 and the mirror 315 and their absolute positions.
【００３６】図４は、本発明の第２実施例による、フレ
ネル領域ビーム制御システム４００を表す図である。こ
のフレネル領域ビーム制御システム４００は、物体光の
方向を制御するために、平行移動ミラーの代わりに、回
転ミラーを用いる。ビーム方向制御システム３００と同
様に、フレネル領域ビーム制御システム４００は、光ソ
ースと、空間光変調器とを有する。図面を簡略化するた
めに、これらのデバイスは、図示していない。フレネル
領域ビーム制御システム４００は、画像システム４０６
と、回転するミラー４１０、ミラー４１５と、ホログラ
フメモリセル（ＨＭＣ）４３０とを有する。また、フレ
ネル領域ビーム制御システム４００は、回転制御機構４
２５Ａ、回転制御機構４２５Ｂと、駆動アーム４２０
Ａ、駆動アーム４２０Ｂを含む。FIG. 4 is a diagram illustrating a Fresnel domain beam control system 400 according to a second embodiment of the present invention. The Fresnel area beam control system 400 uses a rotating mirror instead of a translation mirror to control the direction of the object light. Like beam direction control system 300, Fresnel domain beam control system 400 includes a light source and a spatial light modulator. To simplify the drawing, these devices are not shown. The Fresnel area beam control system 400 includes an imaging system 406
, A rotating mirror 410, a mirror 415, and a holographic memory cell (HMC) 430. The Fresnel area beam control system 400 includes a rotation control mechanism 4.
25A, rotation control mechanism 425B, drive arm 420
A, including a drive arm 420B.
【００３７】光ソース（図示せず）は、空間光変調器
（図示せず）を通過する物体光を、放射する。その後、
データ符号化された物体光は、画像システム４０６を通
過する。この画像システム４０６は、図１Ａの単一レン
ズ画像システム、あるいは、図２の４−ｆ画像システム
である。レンズ４０８は、物体光が通過する、画像シス
テム４０６の最後のレンズを表し、そのため、図１への
レンズ１６、または図２のレンズ２０８に相当する。実
線と点線で示された、物体光は、ミラー４１０によりミ
ラー４１５の方向に反射され、そしてこのミラー３１５
が物体光を、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０の
方向に反射させる。A light source (not shown) emits object light passing through a spatial light modulator (not shown). afterwards,
The data encoded object light passes through the imaging system 406. This imaging system 406 is the single lens imaging system of FIG. 1A or the 4-f imaging system of FIG. Lens 408 represents the last lens of imaging system 406 through which the object light passes, and thus corresponds to lens 16 in FIG. 1 or lens 208 in FIG. The object light, shown in solid and dotted lines, is reflected by mirror 410 in the direction of mirror 415 and this mirror 315
Reflect object light in the direction of the holographic memory cell (HMC) 430.
【００３８】ミラー４１０とミラー４１５とは、回転可
能に駆動アーム４２０Ａ、駆動アーム４２０Ｂの上に、
搭載されているが、それらの関係は、ミラー４１０の表
面とミラー４１０の表面により、形成される角度が、ミ
ラー４１０とミラー４１５が回転しても、一定であるよ
うにされる。そのため、ミラー４１０とミラー４１５の
間の距離は、一定で、ミラー４１０とミラー４１５の表
面により形成される、相対角が一定となるように、同一
量だけ、ミラー４１０とミラー４１５を、回転する。The mirror 410 and the mirror 415 are rotatably mounted on the drive arms 420A and 420B.
Although they are mounted, their relationship is such that the angle formed by the surface of the mirror 410 and the surface of the mirror 410 is constant even when the mirror 410 and the mirror 415 rotate. Therefore, the distance between the mirror 410 and the mirror 415 is constant, and the mirror 410 and the mirror 415 are rotated by the same amount so that the relative angle formed by the surfaces of the mirror 410 and the mirror 415 is constant. .
【００３９】物体光は、ミラー４１０とミラー４１５に
より、反射されたあと、ホログラフメモリセル（ＨＭ
Ｃ）４３０上に像を形成する。ホログラフメモリセル
（ＨＭＣ）４３０は、ミラー４１５から反射された、物
体光に対し、直交するよう配置されている。ホログラフ
メモリセル（ＨＭＣ）４３０上に入射する像は、例え
ば、来入物体光の像、すなわちフーリエ変換であり、あ
るいは、フレネル領域内の、ある中間面（intermediate
plane）である。After the object light is reflected by the mirrors 410 and 415, the holographic memory cell (HM)
C) Form an image on 430. The holographic memory cell (HMC) 430 is arranged so as to be orthogonal to the object light reflected from the mirror 415. The image incident on the holographic memory cell (HMC) 430 is, for example, an image of the incoming object light, ie, a Fourier transform, or some intermediate plane in the Fresnel domain.
plane).
【００４０】ミラー４１０とミラー４１５の元の位置
は、実線で示している。ミラー４１０とミラー４１５
の、平行移動した後の位置は、点線で示している。回転
制御機構４２５Ａと回転制御機構４２５Ｂが、ミラー４
１０とミラー４１５を、同一量だけ回転させる。ミラー
４１０、ミラー４１５の元の位置では、物体光は、ミラ
ー４１０の表面のＡ点に入射し、ミラー４１５の方向に
反射される。物体光は、ミラー４１５の表面のＢ点に入
射し、そこで再び、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４
３０の表面のＣ点の方向に反射される。前述した物体光
は、Ｃ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０と直
交する。The original positions of the mirrors 410 and 415 are shown by solid lines. Mirror 410 and mirror 415
Are shown by dotted lines after the parallel movement. The rotation control mechanism 425A and the rotation control mechanism 425B
Rotate 10 and mirror 415 by the same amount. At the original positions of the mirrors 410 and 415, the object light enters the point A on the surface of the mirror 410 and is reflected in the direction of the mirror 415. The object light is incident on point B on the surface of the mirror 415, where it again becomes a holographic memory cell (HMC) 4.
It is reflected in the direction of point C on the surface of 30. The aforementioned object light is orthogonal to the holographic memory cell (HMC) 430 at point C.
【００４１】ミラー４１０、ミラー４１５の回転した位
置においては、物体光は、ミラー４１０の表面のＡ点に
入射し、ミラー４１５の表面のＤ点に向けて反射され
る。Ｄ点で、物体光は再び、ホログラフメモリセル４３
０の表面のＥ点の方向に反射される。前述した物体光
は、Ｅ点でホログラフメモリセル（ＨＭＣ）４３０と直
交する。この構成で、重要な点は、Ａ点からＣ点（中間
のＢ点を通って）を通って、物体光が移動する距離は、
Ａ点からＥ点（中間のＤ点を通って）に、物体光が、移
動する距離と等しいことである。ミラー４１０とミラー
４１５の回転角θは、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）
４３０における移動量ΔＸとなる。この移動量ΔＸは、
ミラー４１０とミラー４１５の相対方向と、絶対方向に
依存する。At the rotated positions of the mirrors 410 and 415, the object light enters the point A on the surface of the mirror 410 and is reflected toward the point D on the surface of the mirror 415. At point D, the object light is again applied to the holographic memory cell 43
It is reflected in the direction of point E on the zero surface. The aforementioned object light is orthogonal to the holographic memory cell (HMC) 430 at the point E. In this configuration, the important point is that the distance that the object light travels from point A through point C (through point B in the middle) is
From point A to point E (through point D in the middle), the object light is equal in distance to travel. The rotation angle θ between the mirror 410 and the mirror 415 is determined by a holographic memory cell (HMC).
The movement amount ΔX at 430 is obtained. This movement amount ΔX is
It depends on the relative direction of the mirror 410 and the mirror 415 and the absolute direction.
【００４２】図５は、本発明の第３実施例による、複合
フレネル領域ビーム方向制御システム５００を表す図で
ある。この複合フレネル領域ビーム方向制御システム５
００は、例えば、一対の直交する軸のような、２本の軸
で、光ビームの方向を制御する。図面を簡単にするため
に、複合フレネル領域ビーム方向制御システム５００
は、図１−４に示された、光ソースと、空間光変調器
と、平行移動制御装置および／または、回転制御装置を
省略している。FIG. 5 is a diagram illustrating a composite Fresnel domain beam steering system 500 according to a third embodiment of the present invention. This composite Fresnel area beam direction control system 5
00 controls the direction of the light beam with two axes, for example, a pair of orthogonal axes. In order to simplify the drawing, a combined Fresnel area beam steering system 500
Omits the light source, the spatial light modulator, the translation control and / or the rotation control shown in FIGS. 1-4.
【００４３】レンズ５０５は、単一レンズ画像システム
あるいは、４−ｆ画像システムのような、画像システム
の最終レンズである。レンズ５０５を搭荷した物体光
は、ミラー５１０とミラー５１５により、反射される。
ミラー５１０とミラー５１５は、第１フレネル領域ビー
ム方向制御サブシステムを含み、このシステム内では、
ミラー５１０とミラー５１５は、一対の平行移動ミラ
ー、あるいは一対の回転ミラーである。ミラー５１０と
ミラー５１５は、Ｘ軸で示したように、任意の第１軸に
沿って、ミラー５２０の表面にかかるように、物体光の
方向を制御する。The lens 505 is the final lens of an imaging system, such as a single lens imaging system or a 4-f imaging system. The object light loaded on the lens 505 is reflected by the mirrors 510 and 515.
Mirror 510 and mirror 515 include a first Fresnel area beam steering subsystem, in which:
The mirror 510 and the mirror 515 are a pair of translation mirrors or a pair of rotation mirrors. The mirror 510 and the mirror 515 control the direction of the object light so as to impinge on the surface of the mirror 520 along an arbitrary first axis as indicated by the X axis.
【００４４】その物体光は、ミラー５２０とミラー５２
５により、反射される。ミラー５２０とミラー５２５
は、第２フレネル領域ビーム方向制御サブシステムを含
み、このシステム内では、ミラー５２０とミラー５２５
は、一対の平行移動ミラーあるいは一対の回転ミラーで
ある。ミラー５２０とミラー５２５は、物体光を、Ｙ軸
として示された第２の軸に沿って、ホログラフメモリセ
ル（ＨＭＣ）５３０の表面に、物体光がかかるように、
方向制御する。ここで、Ｙ軸とＸ軸は直交する。The object light is transmitted to mirrors 520 and 52
5 is reflected. Mirror 520 and mirror 525
Includes a second Fresnel domain beam steering subsystem in which mirrors 520 and 525 are located.
Is a pair of translation mirrors or a pair of rotation mirrors. The mirror 520 and the mirror 525 are arranged so that the object light is applied to the surface of the holographic memory cell (HMC) 530 along a second axis shown as the Y axis.
Control the direction. Here, the Y axis and the X axis are orthogonal.
【００４５】このようにして、一対のミラー対５２０、
５２５の任意の選択位置に対して、ミラー対５１０、５
１５の平行移動（あるいは回転）は、Ｘ軸に沿ったホロ
グラフメモリセル（ＨＭＣ）５３０の、表面上での物体
光の平行移動となる。同様にミラー対５１０、５１５の
任意の選択位置に対して、ミラー対５２０、５２５の平
行移動（あるいは回転）は、Ｙ軸に沿ったホログラフメ
モリセル（ＨＭＣ）５３０の、表面上での物体光の平行
移動となる。Thus, a pair of mirrors 520,
For any selected position of 525, mirror pairs 510, 5
The 15 translations (or rotations) result in a translation of the object light on the surface of the holographic memory cell (HMC) 530 along the X axis. Similarly, for any selected position of the mirror pair 510, 515, the translation (or rotation) of the mirror pair 520, 525 causes the object light on the surface of the holographic memory cell (HMC) 530 along the Y axis. Is translated.
【００４６】複合フレネル領域ビーム方向制御システム
５００の各軸で用いられる、ビーム方向制御サブシステ
ムは、互いに独立している。そのため複合フレネル領域
ビーム方向制御システム５００は、２個の回転ミラー対
と、２個の平行移動ミラー対、あるいは、一個の回転ミ
ラー対と、一個の平行移動ミラー対とを有する。The beam steering subsystems used in each axis of the combined Fresnel domain beam steering system 500 are independent of one another. Thus, the composite Fresnel area beam steering system 500 includes two rotating mirror pairs, two translation mirror pairs, or one rotating mirror pair and one translation mirror pair.
【００４７】本発明の他の実施例においては、上記の方
向制御システムは、ホログラフメモリセルに対し、物体
光の粗い方向制御用に用いられ、一方、微細の制御操作
は、像を結像する前にＳＬＭを、物理的に平行移動する
ことにより、達成してもよい。ＳＬＭを、Ｒだけ平行移
動すると、４−ｆ画像システムにおいては、−Ｒ（ｆ 2
／ｆ1）だけ出力像を、平行移動させることになる。こ
こでｆ1は、第１レンズの焦点距離で、ｆ2は、第２レン
ズの焦点距離である。ＳＬＭを、Ｒだけ平行移動するこ
とにより、単一レンズ画像システムにおいては、−Ｒ
（ｄ/ｓ）だけ、出力は平行移動させる。In another embodiment of the present invention,
The orientation control system uses a holographic memory cell
Used for coarse direction control of light, while fine control operation
Physically translates the SLM before imaging the image
This may be achieved. Translate SLM by R
When moved, in a 4-f imaging system, -R (f Two
/ F1) Translates the output image. This
Where f1Is the focal length of the first lens, fTwoIs the second lens
Focal length. Translate the SLM by R
Thus, in a single lens imaging system, -R
The output is translated by (d / s).
【００４８】ＳＬＭを平行移動させる画像方向制御シス
テムの詳細は、前掲の整理番号980124の特許明細書に記
載されている。The details of the image direction control system for translating the SLM are described in the above-mentioned Patent No. 980124.
【００４９】１次元（１Ｄ）と２次元（２Ｄ）の、ビー
ム方向制御システムは、ホログラフメモリセルの反対側
に、ミラーの対称配置構成を用いることにより、さらに
改善できる。かくして、データは、ＨＭＣの両側に同時
に、方向制御することができる。図６について、次に説
明すると、空間光照射器を感光ディデクタの２次元配列
でもって置換することにより、ＨＭＣの対向する側にミ
ラーの対称配置用いて、ＨＭＣから、データを取り出す
ことができる。One-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) beam steering systems can be further improved by using a symmetric arrangement of mirrors on the opposite side of the holographic memory cell. Thus, data can be steered to both sides of the HMC simultaneously. Referring now to FIG. 6, by replacing the spatial light irradiator with a two-dimensional array of photosensitive detectors, data can be extracted from the HMC using a symmetrical arrangement of mirrors on opposite sides of the HMC.
【００５０】図６は、本発明の第４実施例による、ホロ
グラフメモリシステム６００を表す図である。ミラー６
０５とミラー６１０は、物体光６２０（点線）を、ホロ
グラフメモリセル（ＨＭＣ）６１５に向ける、フレネル
領域ビーム方向制御システムに含まれる。ミラー６０５
とミラー６１０はまた、一対の平行移動ミラー、あるい
は、一対の回転ミラーを含む。物体光６２０は、４-ｆ
画像システムあるいは、単一レンズ画像システムから、
受領をされる。FIG. 6 is a diagram illustrating a holographic memory system 600 according to a fourth embodiment of the present invention. Mirror 6
05 and mirror 610 are included in a Fresnel domain beam steering system that directs the object beam 620 (dashed line) to a holographic memory cell (HMC) 615. Mirror 605
The mirror 610 also includes a pair of translation mirrors or a pair of rotating mirrors. The object light 620 is 4-f
From an imaging system or a single lens imaging system,
Received.
【００５１】基準ビーム（実線で示す）６２５と物体光
６２０は、相互に作用して、選択した位置に、ホログラ
フ像を生成する。この位置は、ミラー６０５とミラー６
１０が、一対の平行移動ミラーの場合には、ミラー６０
５とミラー６１０の相対位置により、決定される。別法
として、ホログラフ像の位置は、ミラー６０５とミラー
６１０が、一対の回転ミラーの場合には、ミラー６０５
とミラー６１０の相対角により決定される。このホログ
ラフは、物体光６２０と基準ビーム６２５の相対振幅、
極性状態、および位相差、および物体光６２０と基準ビ
ーム６２５が、ホログラフメモリセル（ＨＭＣ）６１５
上に投射される角度の関数である。The reference beam (indicated by a solid line) 625 and the object beam 620 interact to produce a holographic image at selected locations. This position corresponds to mirror 605 and mirror 6
If 10 is a pair of translation mirrors, mirror 60
5 and the mirror 610. Alternatively, the position of the holographic image can be determined by using mirror 605 when mirror 605 and mirror 610 are a pair of rotating mirrors.
And the relative angle of the mirror 610. This holograph shows the relative amplitude of the object beam 620 and the reference beam 625,
The polarity state and phase difference, and the object beam 620 and the reference beam 625 are stored in a holographic memory cell (HMC) 615.
It is a function of the angle projected above.
【００５２】データは、ミラー６１０とミラー６０５の
対称配置の構成を含むミラー６３０とミラー６３５を用
いて、再生される。物体光６２０は、ホログラフを生成
するのに用いられたのと同一角、同一位置で、ホログラ
フメモリセル（ＨＭＣ）６１５へ基準ビーム６２５を投
影することにより、再生される。このホログラフと、基
準ビーム６２５が相互作用をして、物体光６４５（実線
で示す）を生成する。ミラー６０５とミラー６１０と
が、平行移動ミラーの場合には、所望のデータページ
は、ミラー６３０とミラー６３５を、ミラー６０５とミ
ラー６１０が、ホログラフが構成されたときに、平行移
動されたのと同一の位置に平行移動することにより、選
択される。ミラー６０５とミラー６１０が回転ミラーの
場合には、所望のデータページは、ホログラフが形成さ
れたときに、ミラー６０５とミラー６１０が回転された
のと、同一の回転角だけ、ミラー６３０とミラー６３５
を回転することにより、選択される。The data is reproduced by using the mirrors 630 and 635 including the symmetric arrangement of the mirrors 610 and 605. The object beam 620 is reconstructed by projecting a reference beam 625 onto a holographic memory cell (HMC) 615 at the same angle and at the same position as used to generate the holograph. The hologram and the reference beam 625 interact to generate an object beam 645 (shown by a solid line). When the mirrors 605 and 610 are translation mirrors, the desired data pages have been translated when the mirrors 630 and 635 are translated and when the mirrors 605 and 610 are configured as a holograph. Selected by translating to the same position. If the mirrors 605 and 610 are rotating mirrors, the desired data page is mirror 630 and mirror 635 by the same rotation angle as when mirrors 605 and 610 were rotated when the holography was formed.
Is selected by rotating.
【００５３】このようにして再構成された、感光ディデ
クタ６４０上に投影され、この感光ディデクタ６４０
が、明るいピクセルと暗いピクセルのパターンを、検出
することにより、データを読み出す。ミラー６３０とミ
ラー６３５は、再構成された物体光６４５を、感光ディ
デクタ６４０上に脱方向制御（de-steer）だけでなく、
これらは、ミラー６０５とミラー６１０により、引き起
こされた脱軸ひずみの影響を修正する。The thus reconstructed image is projected on the photosensitive detector 640, and the photosensitive detector 640 is projected.
Reads out data by detecting patterns of bright and dark pixels. The mirror 630 and the mirror 635 transfer the reconstructed object beam 645 onto the photosensitive detector 640 as well as de-steer the light.
These correct the effects of off-axis distortion caused by mirrors 605 and 610.
【００５４】上記のビーム方向制御システムは、物体光
を、所望の位置に方向付ける例を用いて、説明したが、
当業者は、代わりに基準ビームを方向制御するシステム
を、容易に想到することができるであろう。The above beam direction control system has been described using an example in which the object light is directed to a desired position.
One of ordinary skill in the art would readily conceive of a system for steering the reference beam instead.
【図１】Ａ 従来の単一レンズ画像システムを表す図 Ｂ 従来の単一レンズフーリエ変換システムを表す図FIG. 1A is a diagram illustrating a conventional single lens image system. FIG. 1B is a diagram illustrating a conventional single lens Fourier transform system.
【図２】従来の４−ｆ画像システムを表す図FIG. 2 is a diagram showing a conventional 4-f image system.
【図３】本発明の第１実施例による、フレネル領域ビー
ム制御システムを表す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a Fresnel area beam control system according to a first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２実施例による、フレネル領域ビー
ム制御システムを表す図。FIG. 4 illustrates a Fresnel domain beam control system according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３実施例による、複合フレネル領域
ビーム方向制御システムを表す図。FIG. 5 illustrates a composite Fresnel domain beam steering system according to a third embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第４実施例による、ホログラフメモリ
システムを表す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a holographic memory system according to a fourth embodiment of the present invention.
１０ 単一レンズシステム １２ 空間光変調器 １６ 凸レンズ １００ フーリエ変換システム １０４ 凸レンズ １０６ フーリエ面 １１１、１１２、１１３、１１４ 光ビーム ２００ ４−ｆ画像システム ２０２ 空間光変調器 ２０４、２０８ 凸レンズ ２１０ 出力像面 ２１５ 光学パス ３００ ビーム方向制御システム ３０２ 光ソース ３０４ 空間光変調器 ３０６ 画像システム ３０８ レンズ ３１０、３１５ ミラー ３２０ 駆動アーム ３２５ 平行移動制御装置 ３３０ ホログラフメモリセル（holographic memory c
ell：ＨＭＣ） ４００ フレネル領域ビーム制御システム ４０６ 画像システム ４１０、４１５ ミラー ４２０ 駆動アーム ４２５ 回転制御機構 ４３０ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ５００ 複合フレネル領域ビーム方向制御システム ５０５ レンズ ５１０、５１５、５２０、５２５ ミラー ５３０ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ６００ ホログラフメモリシステム ６０５、６１０ ミラー ６１５ ホログラフメモリセル（ＨＭＣ） ６２０ 物体光 ６２５ 基準ビーム ６３０、６３５ ミラー ６４０ 感光ディデクタ ６４５ 物体光Reference Signs List 10 single lens system 12 spatial light modulator 16 convex lens 100 Fourier transform system 104 convex lens 106 Fourier plane 111, 112, 113, 114 light beam 200 4-f image system 202 spatial light modulator 204, 208 convex lens 210 output image plane 215 Optical path 300 beam direction control system 302 light source 304 spatial light modulator 306 imaging system 308 lens 310, 315 mirror 320 drive arm 325 translation controller 330 holographic memory cell
ell: HMC) 400 Fresnel area beam control system 406 Imaging system 410,415 mirror 420 Drive arm 425 Rotation control mechanism 430 Holographic memory cell (HMC) 500 Composite Fresnel area beam direction control system 505 Lens 510,515,520,525 Mirror 530 Holographic memory cell (HMC) 600 Holographic memory system 605, 610 Mirror 615 Holographic memory cell (HMC) 620 Object light 625 Reference beam 630, 635 Mirror 640 Photosensitive detector 645 Object light
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊ ｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ケヴィン リチャード カーティス アメリカ合衆国，07901 ニュージャー ジー，サミット，モーリス アヴェニュ ー 417，ナンバー．８ (72)発明者 マイケル シー．タッキット アメリカ合衆国，07830 ニュージャー ジー，キャリフォン，ヒッコリー ラン 39 (56)参考文献 特開 昭54−91252（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/08 G02B 26/10 G11B 7/12 - 7/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (73) Patent holder 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Jersey 07974-0636 U.S.A. S. A. (72) Inventor Kevin Richard Curtis United States, 07901 New Jersey, Summit, Maurice Avenue 417, number. 8 (72) Michael C. Inventor. Tukit United States, 07830 New Jersey, Califon, Hickory Run 39 (56) References JP-A-54-91252 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 26/08 G02B 26/10 G11B 7/12-7/22
Claims (20)
データロケーションにアクセスするコヒーレント光の複
合空間変調入射ビームを方向制御するシステムにおい
て、 （Ａ） 前記コヒーレント光の入射ビームを受光する屈
折透過素子と、 （Ｂ） フレネル領域で、前記入射ビームを受光し反射
するよう配置された第１と第２の反射素子と、 （Ｃ） 前記第１と第２の反射素子に結合され、前記入
射ビームを前記ホログラフメモリセルに向けて、前記入
射ビームが前記第１と第２の反射素子の動きの関数とな
るロケーションを照射するように、第１と第２の反射素
子を移動させる反射素子方向制御機構と、からなること
を特徴とする複合空間変調入射ビームの方向制御システ
ム。1. A holographic memory cell (HMC) comprising:
A system for directing a composite spatially modulated incident beam of coherent light accessing a data location, comprising: (A) a refractive transmissive element for receiving the incident beam of coherent light; and (B) receiving the incident beam in a Fresnel region. First and second reflective elements arranged to reflect; (C) coupled to the first and second reflective elements, directing the incident beam to the holographic memory cell, wherein the incident beam is directed to the holographic memory cell; A composite spatially modulated incident beam, comprising: a reflective element direction control mechanism for moving the first and second reflective elements to illuminate a location that is a function of the movement of the first and second reflective elements. Direction control system.
反射素子をそれぞれ第１と第２の軸の周囲に回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。2. The system of claim 1, wherein the mechanism (C) rotates the first and second reflective elements about first and second axes, respectively.
反射素子を平行移動させることを特徴とする請求項１に
記載のシステム。3. The system of claim 1, wherein the mechanism (C) translates the first and second reflective elements.
h product：ＳＢＰ）が１００以上であるコヒーレント
光の入射ビームをさらに有することを特徴とする請求項
１に記載のシステム。4. The space band width product (D)
The system of claim 1, further comprising an incident beam of coherent light having an h product (SBP) of 100 or greater.
（鏡）であることを特徴とする請求項１に記載のシステ
ム。5. The system according to claim 1, wherein said first and second reflective elements are mirrors.
の反射素子からの入射ビームを受光し反射させるよう配
置された第３と第４の反射素子と、 （Ｆ） 前記第３と第４の反射素子に結合され、前記入
射ビームを２次元状態で前記ホログラフメモリセルに向
けて、前記入射ビームが前記第３と第４の反射素子の動
きの関数である、ＨＭＣの面上のロケーションを照射す
るように、第３と第４の反射素子を移動させる反射素子
方向制御機構と、を更に有することを特徴とする請求項
１に記載のシステム。6. (E) In the Fresnel region, the second
And (F) being coupled to the third and fourth reflecting elements, the third and fourth reflecting elements being arranged to receive and reflect the incident beam from the reflecting element, and Moving the third and fourth reflective elements towards the holographic memory cell such that the incident beam illuminates a location on the plane of the HMC that is a function of the movement of the third and fourth reflective elements. The system of claim 1, further comprising: a reflective element direction control mechanism.
は、ほぼ平面状であることを特徴とする請求項１に記載
のシステム。7. The holographic memory cell (HMC)
The system of claim 1, wherein is substantially planar.
ータロケーションにアクセスするコヒーレント光の複合
空間変調入射ビームを方向制御する方法において、 （Ａ） 複合空間変調入射ビームを、反射素子内に受光
するステップと、 （Ｂ） フレネル領域内において、第１と第２の反射素
子により前記入射ビームを反射するステップと、 （Ｃ） 前記第１と第２の反射素子に結合され、前記入
射ビームを前記ホログラフメモリセルに向けて、前記入
射ビームが前記第１と第２の反射素子の動きの関数とな
るロケーションを照射するように、第１と第２の反射素
子を移動させるステップと、からなることを特徴とする
複合空間変調入射ビームの方向制御方法。8. A method for directing a composite spatially modulated incident beam of coherent light for accessing a data location in a holographic memory cell (HMC), comprising: (A) receiving the composite spatially modulated incident beam into a reflective element. (B) reflecting the incident beam by first and second reflective elements in a Fresnel region; and (C) coupling the incident beam to the first and second reflective elements and converting the incident beam to the holographic image. Moving the first and second reflective elements toward the memory cell such that the incident beam illuminates a location that is a function of the movement of the first and second reflective elements. A method for controlling the direction of a composite spatially modulated incident beam.
２の反射素子をそれぞれ第１と第２の軸の周囲に回転さ
せるステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の
方法。9. The method according to claim 8, wherein the step (C) includes rotating the first and second reflective elements around first and second axes, respectively. Method.
第２の反射素子を平行移動させるステップを含むことを
特徴とする請求項８に記載の方法。10. The method of claim 8, wherein said step (C) comprises translating said first and second reflective elements.
width product：ＳＢＰ）が１００以上であるコヒーレ
ント光の入射ビームを生成するステップを含むことを特
徴とする請求項８に記載の方法。11. The space band product (D)
The method of claim 8, comprising generating an incident beam of coherent light having a width product (SBP) of 100 or greater.
（鏡）であることを特徴とする請求項８に記載の方法。12. The method of claim 8, wherein said first and second reflective elements are mirrors.
２の反射素子からの、入射ビームを反射させるよう配置
された、第３と第４の反射素子と、 （Ｆ） 第３と第４の反射素子を移動させる反射素子の
方向制御ステップと、を有することを特徴とする請求項
８に記載の方法。13. (E) third and fourth reflecting elements arranged in the Fresnel region to reflect an incident beam from the second reflecting element; and (F) third and fourth reflecting elements. 9. The method of claim 8, comprising: controlling the direction of the reflective element to move the reflective element.
はほぼ平面状であることを特徴とする請求項８に記載の
方法。14. The holographic memory cell (HMC)
9. The method of claim 8, wherein is substantially planar.
Ｃ）内のデータロケーションにアクセスするコヒーレン
ト光の複合空間変調入射ビームを方向制御する複合空間
変調入射ビームの方向制御システムにおいて、 （Ａ） 光ソースと、 （Ｂ） 前記光ソースから受光した光ビームを変調する
空間光変調器と、 （Ｃ） 前記コヒーレント光の入射ビームを受光する屈
折透過素子と、 （Ｄ） フレネル領域で、前記入射ビームを受光し反射
するよう配置された第１と第２の反射素子と、 （Ｅ） 前記第１と第２の反射素子に結合され、前記入
射ビームを前記ホログラフメモリセルに向けて、前記入
射ビームが前記第１と第２の反射素子の動きの関数とな
るロケーションを照射するように、第１と第２の反射素
子を移動させる反射素子方向制御機構と、からなること
を特徴とする複合空間変調入射ビームの方向制御システ
ム。15. A holographic memory cell (HM) on a plane.
A system for controlling the direction of a composite spatially modulated incident beam of coherent light accessing a data location in C), comprising: (A) a light source; and (B) a light beam received from the light source. (C) a refraction-transmissive element for receiving an incident beam of the coherent light; and (D) first and second light-receiving elements arranged to receive and reflect the incident beam in a Fresnel region. (E) coupled to the first and second reflective elements, directing the incident beam to the holographic memory cell, wherein the incident beam is a function of the motion of the first and second reflective elements. And a reflective element direction control mechanism for moving the first and second reflective elements to illuminate a location of Direction control system.
の反射素子をそれぞれ第１と第２の軸の周囲に回転させ
る、ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。16. The mechanism (E) comprises the first and second mechanisms.
16. The system of claim 15, wherein the reflective elements are rotated about first and second axes, respectively.
の反射素子を平行移動させることを特徴とする請求項１
５に記載のシステム。17. The mechanism of (E), wherein the first and second mechanisms are
2. The reflecting element according to claim 1, wherein said reflecting element is translated.
6. The system according to 5.
width product：ＳＢＰ）が１００以上であるコヒーレ
ント光の入射ビームをさらに有することを特徴とする請
求項１５に記載のシステム。18. (D) The space band product (space band)
The system of claim 15, further comprising an incident beam of coherent light having a width product (SBP) of 100 or greater.
（鏡）であることを特徴とする請求項１５に記載のシス
テム。19. The system of claim 15, wherein said first and second reflective elements are mirrors.
２の反射素子からの入射ビームを受光し反射させるよう
配置された第３と第４の反射素子と、 （Ｆ） 前記第３と第４の反射素子に結合され、前記入
射ビームを２次元状態で前記ホログラフメモリセルに向
けて、前記入射ビームが前記第３と第４の反射素子の動
きの関数となるＨＭＣの面上のロケーションを照射する
ように、第３と第４の反射素子を移動させる反射素子方
向制御機構と、を更に有することを特徴とする請求項１
５に記載のシステム。20. (E) third and fourth reflecting elements arranged to receive and reflect an incident beam from the second reflecting element in the Fresnel area; and (F) the third and fourth reflecting elements. For directing the incident beam in a two-dimensional state to the holographic memory cell, where the incident beam illuminates a location on the surface of the HMC that is a function of the movement of the third and fourth reflective elements. And a reflecting element direction control mechanism for moving the third and fourth reflecting elements.
6. The system according to 5.
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